Как производится углеродное волокно?

Возможности безграничны для того, что можно сделать из углеродного волокна. Он легкий, прочный и им легко придать любую форму. Универсальность углеродного волокна можно объяснить как тем, как оно сделано, так и из чего оно сделано. Давайте разберемся, как именно производится углеродное волокно, прежде чем использовать его для создания вашего следующего проекта.

Материалы

Основным компонентом углеродного волокна является (как вы уже догадались) углерод в сочетании с органическими полимерами. Углеродное волокно относительно ново для обрабатывающей промышленности, и на самом деле лишь несколько компаний специализируются на его производстве. Каждый производитель немного различается в своих формулах и охраняет свою комбинацию как коммерческую тайну.

Однако в промышленности понимают, что углеродное волокно обычно производится с использованием полиакрилонитрила (ПАН), искусственного шелка или нефтяного пека. Все эти материалы представляют собой органические полимеры, что означает, что они представляют собой длинные цепочки молекул, связанных вместе атомами углерода. Конкретные материалы, используемые для изготовления углеродных волокон, влияют на качество, сорт материала и могут создавать определенные эффекты.

Процесс

Около 90 процентов всех углеродных волокон производится путем переработки PAN. Мы сосредоточимся на этом материале, поскольку он, безусловно, самый распространенный. В процессе производства углеродного волокна PAN называют «предшественником» - сырьем, используемым для создания углеродных волокон.

• Стабилизация :Для начала необходимо химически обработать волокна, чтобы создать более термостойкую лестничную связь между молекулами. Волокна нагревают до температуры 390–590 ° F от получаса до полутора часов. Волокна улавливают молекулы кислорода из воздуха и меняют структуру их атомных связей.
• Обугливание :После того, как материал стабилизируется, прекурсор вытягивают в длинные нити и нагревают до 1830–5500 ° F, на этот раз полностью лишенного кислорода. Без кислорода сильное тепло не сожжет волокна, а заставит его атомы сильно вибрировать и вытеснить почти все неуглеродные атомы. Карбонизация оставляет длинные, плотно связанные цепи почти из всего углерода.
• Лечение :Процесс карбонизации оставляет волокна с поверхностью, которая плохо сцепляется с эпоксидными смолами и другими материалами, используемыми для изготовления композитного углеродного волокна. Чтобы исправить это, поверхность слегка окисляют. Этим достигаются две вещи. Во-первых, лучшие химические свойства связывания, а во-вторых, протравленная / шероховатая поверхность, которая лучше подходит для механического связывания. Хотя процесс окисления может быть осуществлен разными способами, его следует проводить осторожно, чтобы избежать мелких дефектов поверхности, которые могут привести к повреждению волокна.
• Размер :Последний шаг в производстве углеродного волокна - это покрытие волокон таким образом, чтобы они не повредились во время наматывания или плетения - это называется проклейкой. Материалы покрытия различаются и выбираются так, чтобы они были совместимы с клеем, используемым для образования композитных материалов. Некоторыми примерами материалов покрытия являются эпоксидная смола, полиэстер, нейлон, уретан и другие. Отсюда волокна скручиваются или сплетаются в веревки разных размеров.

Теперь, когда вы знаете немного больше о том, как производится углеродное волокно, давайте приступим к делу. Позвоните нам, чтобы узнать, как углеродное волокно может улучшить ваш следующий проект и потенциально сэкономить ваши деньги!